ля облегчения помола в мельнице комовую известь предварительно дробят до зерен размером 15—20 мм. Помол осуществляют обычно в шаровых одно- и двухкамерных мельницах, но возможно применение также валковых и роликовых мельниц, а при необходимости получения очень тонкого порошка используют вибромельницы. Наряду с бездобавочной известью выпускают также известь с активными минеральными добавками (золы, шлаки), в последнем случае их вводят в мельничный агрегат, где происходит совместное измельчение и одновременно перемешивание. Тонкость помола негашеной извести оказывает существенное влияние на ее свойства, особенно при наличии «пережога».
Гашение — специфический технологический процесс, используемый только в производстве извести. При гидратации извести происходит реакция СаО + Н20-+ Са(ОН)2, в результате которой выделяется значительное количество теплоты — 1160 кДж на 1 кг оксида кальция. Выделяющаяся теплота вызывает кипение воды, поэтому негашеную известь называют «кипелкой». Проникая вглубь зерен, вода вступает во взаимодействие с СаО, и теплота, выделяющаяся при этом, превращает воду в пар. Резкое увеличение объема пара по сравнению с объемом жидкости вызывает внутренние растягивающие напряжения в зернах извести и их диспергацию, в результате чего образуются частицы размером до 0,01 мм.
Процесс гашения замедляется вследствие образования на поверхности известковых частиц тестообразного слоя продуктов гидратации, который препятствует доступу воды к внутренним слоям исходного зерна. Для ускорения гашения рекомендуется предварительно измельчать известь, энергично перемешивать гасящуюся массу, а также использовать подогретую воду. При перемешивании с поверхности зерен как бы «сдирается» гидратная пленка и открывается доступ к внутренним непрогасившимся слоям. Характер процесса гашения зависит также от наличия примесей. При гашении в пушонку зерна силикатов и алюминатов кальция, образовавшихся при Обжиге, не гасятся и не превращаются в порошок, поэтому их необходимо отделять, отдельно доизмель-чать, а затем смешивать с пушонкой для улучшения ее гидравлических свойств. К негасящейся части извести относятся также не-разложившийся при обжиге известняк, пережженные частицы оксидов кальция и магния, остеклованные новообразования, получающиеся в пересыпных печах при взаимодействии извести с золой топлива.
Posts Tagged ‘измельчение’
Производство гашеной и негашеной извести
Понедельник, января 11, 2010Газ
Пятница, октября 30, 2009Газ — наиболее дешевый и удобный вид топлива, несмотря на меньшую светимость пламени, что обуславливает необходимость повышения удельногб расхода топлива. Он не требует устройств для хранения, не дает отходов при сгорании, не загрязняет атмосферу. Применение газа облегчает автоматизацию процесса сжигания топлива и технологического процесса в целом. Постоянство химического состава и теплоты сгорания газа обеспечивает равномерность режима обжига и стабильность работы печи. При этом повышается стойкость футеровки, коэффициент использования печей и, следовательно, увеличивается выпуск продукции, улучшается ее качество. Газообразное топливо не требует специальной его подготовки перед сжиганием, что снижает капитальные затраты и себестоимость продукции. Благодаря этому газ стал основным видом топлива в цементной промышленности. Однако его потребление не соответствует реальной структуре топливного баланса страны, и актуальной проблемой является сокращение в отрасли расхода газа и расширение использования угля. Затраты на топливо в цементной промышленности очень высоки — до 40% себестоимости цементного клинкера. Поэтому сокращение расхода топлива — одна из важнейших задач.
Вращающиеся печи позволяют использовать в качестве топлива горючие отходы других отраслей промышленности как в составе сырьевых смесей (отходы коксового производства и др.), так и при непосредственном сжигании в печи (отработанные технические масла, автомобильные покрышки и др.). Это позволяет снизить расход природного топлива на 15—25%.
В зависимости от технологических особенностей приготовления сырьевых смесей различают три способа производства портландцемента:, мокрый, сухой и комбинированный.
При мокром способе производства измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде тонкодисперсной сметанообразной водной суспензии — шлама. Обжиг ведут в длинных вращающихся печах с внутрипечными теплообменниками. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонко измельченного сухого порошка — сырьевой муки, поэтому перед помолом или в ходе его сырьевые материалы высушивают. Обжигают сырьевую муку в коротких вращающихся печах С запечными теплообменниками. При комбинированном способе производства сырьевую смесь готовят по технологии мокрого способа в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16—18% и тонко измельчают в дробилках-сушилках.
Каждый из способов производства имеет свои преимущества и недостатки. Так, при мокром способе в присутствии воды облегчается измельчение материалов, легче достигается однородность смеси, надежнее и проще транспортировка шлама, лучше условия труда. Однако при этом способе расход топлива на обжиг на 30—40% больше, чем при сухом способе. Кроме того, необходимо использовать более габаритные и соответственно металлоемкие печи, так как значительная часть печного пространства выполняет функцию испарителя механически примешанной воды из шлама.
Основное преимущество сухого способа производства — существенное снижение расхода теплоты на обжиг клинкера — до 3,4— 4,2 кДж/кг по сравнению с 5,8-6,7 кДж/кг при мокром способе. Объем печных газов (при одинаковой производительности печей) при сухом способе на 35—40% меньше, чем при мокром.
Тонкое измельчение сырьевых материалов
Пятница, октября 16, 2009Тонкое измельчение сырьевых шихт в цементной промышленности ведут только в шаровых мельницах. При этом на данной стадии осуществляется не только измельчение, но и эффективная гомогенизация трех- четырехкомпонентной шихты. Степень тонкого измельчения и однородность шихты во многом определяют скорость и полноту тепловой обработки, а, следовательно, и качество получаемого клинкера.
Используют двух-трехкамерные мельницы следующих размеров: 3,0x14; 3,2x15; 4x13,5 м. При мокром помоле вода интенсифицирует измельчение и перемешивание, производительность возрастает в 1,5—2 раза по сравнению с сухим помолом, а качество сырьевой смеси повышается.
Эффективный сухой помол возможен только для сухого материала. Если влажность материала превышает 0,5-1%, возникает опасность «замазывания» мельницы. Поэтому помол совмещают с сушкой, для чего используют отходящие из обжигательных печей газы с температурой 150-200°С. Сырьевые шаровые мельницы, работающие по сухому способу, имеют ряд конструкционных особенностей. В них появляется дополнительная сушильная камера длиной 1-1,5 м (первая по ходу материала), в которой нет мелющих тел. Здесь материал только сушится, а измельчение за счет ударов мелющих тел происходит в следующих камерах. Совмещение сушки и помола интенсифицирует сушку, однако сам процесс усложняется, и повышается расход электроэнергии на просос горячих газов.
Тонкое измельчение желательно совмещать с классификацией материала. При мокром способе применяют промежуточную классификацию после предварительного измельчения мягкого сырья в болтушках или в мельнице «Гидрофол». Степень готовности шлама после предварительного измельчения составляет 50—80%. После промежуточной классификации в дуговых ситах или гидроциклонах последующему домолу в шаровой мельнице подвергается только некондиционная часть шлама. При сухом способе для получения качественной сырьевой смеси необходима классификация готовой сырьевой смеси в воздушно-проходных или центробежных сепараторах.
При измельчении в сырьевой шаровой мельнице, особенно при мокром способе помола в присутствии воды, происходит достаточно полное перемешивание компонентов. Однако полученная сырьевая смесь все же будет несколько отличаться от заданного состава вследствие большего или меньшего непостоянства состава сырья, поступающего с карьера, и неизбежности некоторых колебаний в дозировке компонентов. Для приведения состава сырьевой шихты к заданным показателям и нужна операция корректировки. Для ее осуществления заранее готовят несколько шихт (шламов), отличающихся по составу и содержанию основных оксидов в большую и меньшую сторону от заданного значения. В случае отклонения состава рабочей сырьевой смеси к ней добавляют определенное количество необходимой корректирующей смеси (с большим или меньшим содержанием соответствующих оксидов) и тщательно перемешивают массу. Перемешивание производят в основном сжатым воздухом. Эту операцию осуществляют в шлам-бассейнах (вертикальных или горизонтальных) при мокром способе производства и в силосах - при сухом способе.
Фильтрация шламов используется только при комбинированном способе производства портландцементного клинкера. Ее сущность состоит в том, что шлам под давлением нагнетается в пресс-фильтр и избыток влаги удаляется через фильтровальную ткань. Получающийся при этом осадок (корж или кек) имеет влажность 17-25%. Его можно подавать непосредственно на обжиг во вращающуюся печь мокрого способа, но более целесообразным и экономичным является его измельчение в дробилке-сушилке с последующим обжигом сухого порошка в короткой печи сухого способа.
Перемешивание керамических шихт
Суббота, сентября 19, 2009Особенно разнообразны способы перемешивания керамических шихт. Это связано, с одной стороны, с необходимостью полного разрушения структуры основного компонента шихт — глины. Керамические изделия высокого качества можно получить только тогда, когда естественная структура глин полностью разрушена, исходные материалы достаточно тонко измельчены, разрыхлены и тщательно перемешаны до получения однородной, легко формуемой массы. С другой стороны, разнообразие способов перемешивания обусловлено тем, что керамические сырьевые шихты могут иметь различную влажность (от 5 до 50 %) , то есть готовятся как в виде сухих порошков, так и в виде пластичных масс (паст) или шликеров (текучих суспензий). Кроме того, возможны варианты, когда один компонент готовится в виде сухого порошка, а другой — в виде шликера, после чего они смешиваются до получения однородной массы с заданной влажностью.
Аппараты для смешивания керамических шихт можно подразделить на две группы:
• для смешения сухих и пластических материалов (мешалки юпастного типа, мешалки с Z—образными валами (массомески), месительные бегуны, мешалки со сложным движением перемешиваемой массы);
• для перемешивания жидких масс (лопастные мешалки, пропеллерные мешалки, мешалки с применением жидкого воздуха).
Лопастные мешалки (одно- и двухвальные) применяют для перемешивания грубозернистых керамических масс из компонентов, полученных сухим помолом, (производство кирпича, огне-vпоров и пр.). Это корытообразный желоб, внутри которого вращаются один или два параллельно установленных вала с укреп-!енными по винтовой линии лопастями. Благодаря такому размещению лопастей при их вращении происходит перемешивание, а также частичное измельчение отдельных комьев при одновременном перемещении массы к разгрузочному отверстию. Двух-ц.шьные мешалки при относительно меньшей длине дают значи-1ельно более высокую степень перемешивания. Как правило, перемешивание компонентов совмещается с их увлажнением. Все > ю повышает пластичность керамической массы. Достаточная сте-пень увлажнения подобных масс (W= 17-20%) приводит к размоканию и набуханию зерен связующей глины. Образование глинистых прослоек на поверхности зерен отощающих материалов (песка) и необходимое сцепление между ними достигаются без воздействия значительных внешних усилий. Еще лучшие результаты дает пароувлажнение. Увлажнение глины паром ускоряет размокание и повышает равномерность увлажнения массы.
Однако строение массы после переработки в таких мешалках остается рыхлым — в массах содержится много вовлеченного воздуха, который перед формованием необходимо максимально удалить для получения наиболее плотного сырца. Поэтому массы подвергают обязательному вакуумированию.
Приготовление сырьевых шихт
Суббота, сентября 19, 2009Шихтой называют однородную смесь предварительно подготовленных дисперсных сырьевых материалов, дозировка которых соответствует заданному рецепту. Большинство силикатных материалов получают на основе многокомпонентных шихт. Важнейшее требование к шихте — ее однородность, так как только из такой шихты можно получить качественные продукты и изделия.
В силикатной технологии широко применяется как перемешивание сухих компонентов, так и приготовление полусухих, пластичных и литых масс. Способы перемешивания и выбор соответствующей аппаратуры определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых материалов.
Основная задача этого технологического передела — получение однородной смеси компонентов, то есть гомогенизация составляющих смеси. Смешение шихт — процесс, зависящий от многих параметров. Его скорость и результат во многом определяются формой и величиной частиц, зерновым составом шихты и каждого компонента в отдельности, числом смешиваемых компонентов и соотношением их количеств, плотностями смешиваемых компонентов и их коэффициентами трения, степенью увлажнения и способностью к слипанию отдельных частиц, степенью измельчения зернового состава в процессе перемешивания. Перемешивание осуществляют в специальных аппаратах — смесителях, конструкция которых зависит от характера смеси и требуемой производительности.
В цементном производстве перемешивание компонентов в основном совмещается с их тонким измельчением в шаровой мельпице. Получаемая либо в виде шлама, либо в виде сырьевой муки шихта достаточно однородна. Однако в процессе приготовления возникают неизбежные колебания химического состава из-за неоднородности сырьевых компонентов, а также погрешностей в дозировании. Поэтому перед обжигом шихты ее состав необходимо корректировать путем добавления расчетного количества корректировочного шлама или муки известного состава. Затем основную и корректировочную смесь перемешивают (гомогенизируют).
При приготовлении цементной сырьевой смеси в виде шлама его обработку проводят в специальных емкостях большого объема — шламбассейнах — вертикальных (V— 400—1000 м3) и горизонтальных (V= 8000—10000 м3). Вертикальные бассейны применяют в основном для корректирования и перемешивания шлама, а горизонтальные — для создания запаса шлама. В вертикальных бассейнах перемешивание осуществляют пневматически — сжатым воздухом, в горизонтальных — сочетают пневматическое и механическое перемешивание.
Классификация измельченных материалов
Суббота, сентября 19, 2009Классификация — разделение твердых зернистых материалов на фракции ( классы ) по крупности кусков и зерен. Эта операция, с одной стороны, снижает расход энергии на измельчение, а с другой, позволяет получить продукт заданной дисперсности, не содержащий некондиционных фракций. Особенно велика значимость классификации в керамической технологии, где многие изделия получают на основе многофракционных сырьевых смесей со строго определенным соотношением размеров зерен.
Существует два основных вида классификации: механическая (разделение на ситах ) и гидравлическая, основанная на различной скорости осаждения зерен разной крупности в водной или воздушной средах.
Процесс разделения сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через сита называется грохочением. Грохочение производится на грохотах, рабочий элемент которых — колосниковая решетка, состоящая из отдельных колосников, листовая штампованная решетка (при отверстиях более 3 мм) либо проволочное сито (отверстия менее 3 мм). Материал, подлежащий классификации, перемещается по поверхности решета. Если необходимо получить несколько фракций материала, он последовательно пропускается через набор сит.
При рассеве на каждом сите образуются два продукта: верхний (не прошедший через сито) и нижний (прошедший через сито).
Существует три основных схемы рассева: 1) с последовательным выделением фракций от крупных к мелким; 2) то же, от мелких к крупным; 3) комбинированный. При использовании первой схемы крупность кусков уменьшается и, следовательно, уменьшается износ полотен сит, повышается точность рассева. Однако удаление мелких фракций на последних ступенях рассева значительно увеличивает пыление. Применение второй схемы исключает этот недостаток, но увеличивает износ полотен и понижает точность рассева.
Грохочение достаточно крупных зерен применяется при подготовке фракционированного известняка для обжига в шахтных печах, а также при многостадийном дроблении твердых материалов для отделения кондиционных фракций. Грохочение на проволочных ситах широко используется в стекольной технологии и на керамических заводах.
Сита могут быть вращающимися (барабанными или призматическими), плоскими качающимися и вибрационными. На стекольных заводах часто применяют для одновременной сушки и классификации песка барабанный многогранный грохот (сито-бурат). Такой грохот представляет собой призму, грани которой являются металлическими сетками. Песок подается внутрь вращающегося бурата и просеивается через сетки. Не прошедшие через сетки зерна удаляются с другого конца бурата.
На эффективность рассева влияют влажность материала, угол наклона сит к горизонту, толщина слоя материала, лежащего на сите, форма и расположение отверстий, амплитуда колебаний сит и др. Труднее просеиваются пластинчатые зерна. С повышением влажности эффективность грохочения вначале уменьшается, а затем снова возрастает. Применяют следующие виды грохочения:
• предварительное, при котором из исходной массы выделяется негабаритный материал, либо материал, не требующий дробления;
• контрольное, применяемое для контроля крупности готового продукта и выделения отходов. Зерна, крупнее заданного размера, возвращаются на повторное дробление;
• окончательное — для разделения продукта на товарные фракции.
Эффективность грохочения резко снижается с уменьшением размера частиц. Для тонкодисперсных продуктов используют методы разделения по фракциям, основанные на различии в скорости падения частиц в воздушной или жидкой средах.
Разделение материалов в газовых средах называют воздушной сепарацией, а в жидких — гидравлической классификацией.
Шахтная и струйная мельницы
Суббота, сентября 19, 2009Шахтная мельница состоит из размольной камеры и быстро вращающегося ротора с дисками, на которых шарнирно укреплены молотки. Над мельницей расположена прямоугольная металлическая шахта высотой 9—14 м. На высоте 1 м от размольной камеры находится течка, через которую в мельницу поступает предварительно раздробленное сырье. Попадая во вращающийся ротор, оно измельчается. Источником теплоты для сушки в большинстве случаев являются отработанные дымовые газы с температурой 380-500°С и выше. Непрерывно поступая под ротор мельницы, они уносят с собой продукт помола в шахту, где он подсушивается. В результате этого более крупные частицы выпадают из газового потока и снова поступают в мельницу, где подвергаются повторному помолу, мелкие же частицы уносятся с дымовыми газами в пылеулавливающие устройства. При уменьшении скорости газового потока в шахте помол становится более тонким, при увеличении — более грубым.
Струйные мельницы применяют для сверхтонкого измельчения материала в основном в керамике, в последние годы проводятся работы по внедрению их в цементное производство. В струйной мельнице измельчение происходит без участия мелющих тел. Материал захватывается струей сжатого воздуха или перегретого пара, проходящей с большой скоростью. На пути движения взвешенных частиц устанавливают перегородки, увеличивающие число ударов частиц, т.е. измельчение происходит в результате соударений частиц друг с другом, либо удара их о перегородки. За внешней простотой устройства струйных мельниц скрывается сложное компрессорное хозяйство или котельное отделение для подготовки газа или пара. Энергетическое хозяйство струйных мельниц усложняет систему, удорожает активацию измельчением и увеличивает эксплуатационные расходы. Однако струйные мельницы обладают одним неоспоримым преимуществом — работа в них осуществляется во встречных потоках, активация происходит почти без износа рабочих органов и не сопровождается загрязнением размалываемого материала (например, отсутствует намол железа). Основным преимуществом струйных мельниц является более высокая удельная энергонапряженность, что позволяет не только существенно снизить их массу и габариты, но создает благоприятные условия для химической активации размалываемых материалов. Бесшумность работы и отсутствие пылевыделения в рабочем помещении улучшают экологические условия работы.
Сырье, перерабатываемое в силикатной промышленности, разнообразно не'только по составу, физическим свойствам, но и по своей естественной влажности, что обуславливает выбор различных способов его измельчения. Существуют два основных варианта измельчения — сухое и в водной среде.
Сухое измельчение применяется для продуктов обжига (цементный клинкер, известь, шамот и пр.), а также в тех случаях, когда сырьевая шихта должна представлять собой сухой порошок (стекольные, керамические, цементные сырьевые шихты). Оно может производиться во всех рассмотренных выше типах измельчителей. Однако, каждый измельчитель имеет свои ограничения по влажности перерабатываемого сырья: шаровая мельница — Wuq более 0,5% (при более высокой влажности мельница замазывается); дезинтегратор — Whq более 13%. Поскольку природное сырье, как правило, имеет более высокую влажность, в каждом конкретном случае должен быть решен вопрос о целесообразности предварительной сушки исходного сырья в отдельном аппарате либо о совмещении процессов сушки и помола, например в шахтной, аэро-бильной или шаровой мельницах. В последнем случае упрощается технологическая схема, сушка идет наиболее интенсивно. Как правило, аппараты совмещенного помола и сушки могут использоваться, если влажность сырья не превышает 10 %. При более высокой влажности необходима предварительная сушка сырья, что усложняет технологическую схему.
Сухой помол происходит особенно трудно. По мере роста удельной поверхности порошка возрастает и его поверхностная энергия, следовательно, усиливается процесс агломерации. Для успешной работы мельниц сухого помола необходимо осуществлять аспирацию — вентилировать мельничное пространство, просасывая через него воздух. Большие объемы холодного воздуха охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и сам материал. Кроме того, воздушный поток, проходя через мельницу, увлекает мельчайшие частицы, которые отделяются в пылеочистительных устройствах. Тем самым повышается эффективность помола и предотвращается агломерация мелких частиц. Благодаря аспирации производительность мельницы повышается на 20—25%, уменьшается пылевыде-ление, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
Бегуны
Суббота, сентября 19, 2009Бегуны предназначены для измельчения материала путем раздавливания и истирания между вращающимися катками и чашей (подвижной или неподвижной). Их применяют в основном для измельчения трудноразмокаемых глин, а также глин, содержащих крупные включения карбонатных пород. Каменистые примеси размалываются и истираются катками вместе с глиной, в результате возрастают пластичные свойства глинистых масс. Бегуны — древнейшее помольное оборудование с тысячелетним «стажем». Основными их недостатками являются низкая производительность и высокий расход энергии.
В современных технологиях этот же принцип измельчения реализован в роликовых (валковых) мельницах (рис.2.9). Ролики и чаша размещаются в герметичном корпусе. Прижатие роликов к чаше обеспечивается и регулируется с помощью пружин или гидравлических цилиндров. Материал в мельницу загружают через шлюзовой затвор. Он поступает в центр измельчающей тарелки и центробежной силой отбрасывается к ее периферии, где попадает под ролики. Измельченный материал перемещается к наружной стороне дорожки качения ролика и падает с тарелки. Там он подхватывается и увлекается вверх потоком воздуха, нагнетаемого по периферии тарелки. Классификатор в верхней части мельницы отделяет крупные частицы материала, которые вновь падают на измельчающую тарелку. Такие мельницы намного экономичнее шаровых, расходуют меньше электроэнергии, у них ниже уровень шума и меньше габариты. Время нахождения материала в мельнице сокращается с 30 до 2 мин. Недостатки валковых мельниц — высокий износ чаши и валков, а также выход продукта с повышенным содержанием грубых частиц (до 10%).
Наиболее эффективно тонкое измельчение материалов осуществляется в аппаратах ударного действия. К ним относятся дезинтеграторы, шахтные (аэробильные) и струйные мельницы.
Дезинтегратор получил наиболее широкое распространение в керамической технологии. В нем измельчение материала происходит под действием многократных ударов пальцев (бил), располагающихся в двух корзинах, вращающихся с большой скоростью друг навстречу другу. За очень короткий отрезок времени каждая частица испытывает большое количество ударов. Чем больше частота ударов и, следовательно, чем меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем выше активация материала. Выбор дезинтегратора в качестве одной из основных помольных машин в керамической технологии определяется не только высокой производительностью и экономичностью, но и низкой чувствительностью его к колебаниям влажности глинистой породы. Он может работать, не «замазываясь», при влажности 12—13% при питании измельчителя кусками 25—30 мм. При этом продукт помола содержит до 80% фракций с размером менее 0,5 мм.
Дезинтеграторы используют также на стекольных заводах для измельчения кусков слежавшейся соды или сульфата. Наиболее эффективно в дезинтеграторе активируются кремнеземистые породы. Так, активация кварцевого песка в дезинтеграторе приводит к повышению прочности бетона в 1,5—3 раза.
Шахтные мельницы нашли применение в керамической технологии и при производстве гипсовых вяжущих. В них одновременно производится сушка и помол глины, а также рассев готового порошка. Удельный расход топливно-энергетических ресурсов на сушку и помол глины в шахтной мельнице на 10—15% меньше, чем при других схемах сушки и измельчения. При этом практически отсутствует запыленность в цехе, требуется в 5—10 раз меньше производственной площади, исключается необходимость установки машин для просеивания размолотого материала.
Шаровые мельницы
Суббота, сентября 19, 2009Шаровые мельницы наиболее универсальные, производительные и надежные помольные агрегаты. Однако их КПД невысок (5—10%), большая часть механической энергии переходит в тепловую, которая расходуется на нагрев материала, шаров, воздуха и стенок корпуса. Кроме того, процесс помола в шаровой мельнице носит ярко выраженный затухающий характер — по истечении определенного времени помола прирост .Ууд замедляется и практически становится равным нулю. Поэтому особый интерес представляют другие типы мельниц, не обладающие недостатками шаровой.
В последние годы в цементной промышленности нашли применение мощные каскадные мельницы (рис.2.8), в которых механизм измельчения тот же, что и в шаровых, но без мелющих тел, работающих по принципу самоизмельчения. Это короткий вращающийся барабан большого диаметра (7—9 м) с лопастями-подъемниками. Материал поступает внутрь мельницы через одну из путотелых цапф. Затем он отбрасывается при вращении барабана к периферии на лопасти, поднимается последними и вновь падает вниз, ударяясь по пути о куски поступающего в мельницу материала и повторно о лопасти. Внутрь мельницы может вводиться небольшое количество стальных шаров (5—6% от внутреннего объема мельницы), которые усиливают размалывающее действие кусков материала.
.В каскадные мельницы подают недробленый материал крупностью до 350—400 мм (известняк) или 500—800 мм (мел). Себестоимость измельчения в них ниже на 20—25% по сравнению с шаровыми. Однако необходимо учитывать, что при переработке твердого сырья мельницы самоизмельчения не обеспечивают полного размола материала, который должен поступать на доизмельчение в шаровую мельницу.
Достигаемая в мельнице тонкость измельчения зависит от создаваемой в агрегате энергонапряженности — максимальной плотности энергии, которая может быть передана измельчаемой частице в единичном акте разрушения (ударе, сжатии и т.д.). Повышать энергонапряженность можно, увеличивая диаметр барабана шаровой, мельницы или меняя характер шаровой загрузки. С уменьшением диаметра шаров объем материала, зажимаемого между шарами, уменьшается, что приводит к увеличению плотности энергии и повышению эффективности тонкого измельчения. Предельные давления, создаваемые в шаровых мельницах, только в 2—3 раза превосходят прочность измельчаемого материала. Для достижения предельно тонкого измельчения эти давления должны быть на порядок выше.
Вибромельницы представляют собой аппараты периодического действия и предназначены для тонкого и сверхтонкого измельчения. Барабан с шарами, установленный на пружинах, вибрирует с частотой 1500—3000 колебаний в минуту. Шары перемещаются друг относительно друга с большой скоростью, и хотя единичная сила удара мала, но их количество в единицу времени велико. Разрушение происходит не по поверхности трещин, пересекающих всю толщу частиц, а главным образом путем отшелушивания (усталостного разрушения вследствие поверхностной трещиновато-сти измельчаемых частиц). При этом увеличивается доля затрат на образование новых поверхностей по сравнению с энергией упругих деформаций частиц измельчаемого материала.
Тонкое измельчение
Суббота, сентября 19, 2009Конечная цель тонкого измельчения — получение тонкомолотого материала определенной дисперсности, обеспечивающей химическую активнорть продукта или сырья на последующих стадиях его переработки или применения.
Механическая энергия, передаваемая твердому телу при тонком измельчении, расходуется на:
• изменение дисперсности системы (рост Sys);
• изменение упорядоченности структуры (рост дефектности);
• дотацию эндотермических процессов (реакции, происходящие непосредственно при измельчении, то есть механо-химичес-кие процессы).
Выбор характера воздействия на твердое тело, т.е. количество передаваемой энергии, скорость и интенсивность ее передачи, позволяет регулировать соотношение между этими составляющими расхода энергии. Соответственно меняются и свойства получаемого продукта. В свою очередь характер воздействия на измельчаемое тело определяется типом измельчителя (рис. 2.6).
Наиболее распространенный агрегат для тонкого и сверхтонкого помола — шаровая мельница, (рис. 2.7). Основная работа измельчения в шаровой мельнице осуществляется ударами падающих мелющих тел. При вращении мельницы мелющие тела под действием центробежной силы прижимаются к внутренней стенке корпуса и поднимаются на определенную высоту, достигая которой они отрываются от корпуса и падают под действием силы тяжести, разбивая при этом куски материала.
Применяют шаровые мельницы непрерывного и периодического действия. Периодические мельницы используют при небольших объемах производства ( например, при производстве технической керамики). Это низкоэкономичные агрегаты, но они обеспечивают высокую степень измельчения и, при соответствующей футеровке, — высокую чистоту получаемого продукта. При больших объемах производства применяют мельницы непрерывного действия.
Размер шаров, загружаемых в мельницу, принимают в зависимости от прочности и величины кусков размалываемого материала. Они должны быть таковы, чтобы кинетическая энергия падающего шара была достаточной для разрушения измельчаемых частиц. Чтобы обеспечить соответствие размеров мелющих тел и измельчаемого материала, мельницы разделяют перфорированными перегородками на несколько камер (2—4). В первую камеру поступают крупные куски, для разрушения которых необходима большая сила удара. Поэтому эту камеру загружают шарами большого диаметра (60-110 мм) и массой 5-6 кг каждый. Во вторую амеру материал поступает уже в виде крупки, для измельчения которой не требуется большой силы удара, но частота ударов должна быть выше, поскольку увеличилось количество зерен. Поэтому вторую камеру загружают шарами меньшего диаметра — 30— 60 мм. В следующие камеры поступает довольно тонкий продукт, и его нужно доизмельчить истиранием, поэтому их загружают обычно стальными цилиндрами (цильпебсом), имеющими длину 25—40 мм и диаметр 16—25 мм. Истирающая поверхность цильпеб-са в несколько раз больше, чем шара того же диаметра, так как последний соприкасается со слоем материала в одной точке, а цильпебс — по образующей линии.